Factbox : La complexité de la transformation des terres rares de la mine à l'aimant

Un opérateur de chargeuse sur pneus remplit un camion de minerai à la mine de terres rares MP Materials à Mountain Pass, Californie, États-Unis le 30 janvier 2020. REUTERS/Steve Marcus/File photo acquérir des droits de licence

2 août (Reuters) - MP Materials (MP.N) et d'autres sociétés occidentales cherchent à développer leurs approvisionnements en terres rares transformées nécessaires à la révolution de l'énergie verte dans un secteur dominé par la Chine.

Les 17 minéraux de terres rares blanc argenté ne sont pas rares dans la croûte terrestre. Mais les gisements économiquement viables sont plus difficiles à trouver, et la véritable rareté réside dans le processus complexe permettant de les séparer en matériaux nécessaires à la production d'aimants permanents utilisés dans une gamme de produits critiques.

La Chine représente environ 60 % de la production mondiale des mines de terres rares, mais sa part grimpe à 85 à 90 % de la production de terres rares transformées et d'aimants.

Selon Goldman Sachs, seules cinq raffineries de terres rares non chinoises sont en activité, en construction ou remises en service.

Vous trouverez ci-dessous les étapes complexes que doivent suivre les terres rares pour devenir des aimants utilisés dans les véhicules électriques et les éoliennes – les deux principaux domaines qui stimuleront la demande dans les années à venir.

Le minerai est d’abord extrait d’une mine à ciel ouvert ou souterraine, concassé et transporté vers une usine, généralement proche du site minier.

Le minerai contient un faible pourcentage de terres rares, mais d'autres minéraux sont éliminés par flottation, traitement magnétique ou électrostatique pour produire un concentré mixte de terres rares qui contient souvent 60 à 70 % de terres rares.

D'autres opérations produisent un concentré de terres rares comme sous-produit de déchets miniers ou d'autres métaux tels que des sables minéraux ou du minerai de fer.

Certains types de minerais, comme la monazite, doivent subir une autre étape pour éliminer le thorium ou l'uranium radioactif du minerai, souvent à l'aide d'acide.

L’une des étapes les plus difficiles consiste à séparer les terres rares les unes des autres. La technologie a été développée pour la première fois après la Seconde Guerre mondiale dans les laboratoires de recherche du gouvernement américain.

La séparation peut être réalisée à l'aide de la technologie d'échange d'ions. Cela peut également être fait en utilisant des solvants tels que l’ammoniac, les acides chlorhydriques et les sulfates, bien que certains de ces produits chimiques produisent des déchets toxiques pouvant provoquer le cancer.

Les terres rares dites légères et lourdes doivent passer par différents circuits de séparation où les terres rares individuelles sont extraites.

De nouvelles technologies plus respectueuses de l’environnement sont en cours de développement, mais elles ne sont pas encore largement utilisées.

Les oxydes ou carbonates de terres rares séparés sont ensuite raffinés en métaux des terres rares.

Les aimants permanents les plus largement utilisés combinent des terres rares, le néodyme et le praséodyme, ainsi que du fer et du bore, qui sont placés dans un four à induction sous vide pour former un alliage. De petites quantités de dysprosium et de terbium de terres rares sont souvent ajoutées pour créer une plus grande résistance thermique dans l'aimant.

Les lingots d'alliage sont décomposés et broyés par jet dans une atmosphère d'azote et d'argon pour obtenir une poudre de la taille d'un micron, qui passe par un processus à haute température et pression appelé « frittage » avant d'être pressé en aimants.

Reportage d'Eric Onstad; Montage par Susan Heavey

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